什么时候用多线程、为什么要设计多线程?

1、为什么要用多线程？

        现在的计算机系统一般都是多核cpu的，而在任意一个时刻，每个cpu内核都能执行一个线程，所以为了利用多核cpu的优势，我们的程序也不应该只支持单线程运行，我们应该在适合的地方进行多线程编程，让程序在执行过程中，能够有机会用多个线程同时占用多个cpu内核去执行，这样能提高程序的执行效率，提升系统的吞吐能力。

2、什么时候用多线程？

        会使用到多线程的场景主要有：高并发请求的并发处理、耗时的大任务拆分成多个操作用多个线程并发执行、异步任务的处理。

        具体点来说：

        1、当我们的系统面临着高并发请求时，系统也应该用多个线程去并发处理这些请求，这是请求层面的多线程处理，web容器已经替我们做了这个实现，比如：Tomcat，Tomcat是一个用NIO来实现的高性能的http服务器，它会不断监听客户端请求，当channel上发生了客户端请求事件时，它会将这个事件封装为一个任务交给它所维护着的线程池去处理。

        2、当我们有一个耗时大任务是由多个操作组成的，而这多个操作即便是并发执行也不会产生相互影响，不会导致数据不一致的问题发生，那么这个时候我们也可以用多线程进行并行处理。如：某个方法中包含了三个耗时的io操作，分别为读取文件A、B、C，三个读取操作分别耗时10ms、15ms、10ms，如果用单线程去执行这个方法，那总耗时为35ms，如果用三个线程并行执行这三个io操作，那么总耗时只有15ms，大大提升了执行性能。

        3、当我们有一个非常重要的功能，而在这个功能内部又包含了一个不太重要却又非常耗时的操作，并且这个操作的结果不会对当前功能的主要业务逻辑产生影响，这个时候，我们就可以将这个操作封装为一个任务提交到线程池去处理，提交后当前线程即可返回。如：网站的注册功能，注册成功之后要给用户发邮件，邮件是否成功发送并不影响注册逻辑，发邮件的操作就可以交给线程池处理。

        总之，使用多线程的前提是多核cpu，让多线程并发也是为了充分利用多核cpu，在单核cpu服务器上运行多线程程序是没有意义的，因为有再多线程，cpu内核也只有一个，同一时刻，只能有一个线程的一条指令能得到执行。在多核cpu服务器上运行多线程程序时，线程数量也不是越多越好，因为：1、每创建一个线程对象，jvm都要为它分配栈内存和程序计数器，越多的线程带来的内存开销越大，还有可能因线程创建过多而抛出OOM异常；2、当内存中线程数量达到一定的值之后，再去创建线程反而会带来CPU性能下降，因为多个线程是轮流获取到cpu的执行权，线程之间存在上下文切换，而线程的上下文切换是非常消耗cpu的一个操作，太多的线程会导致上下文切换太频繁，所以我们应该用线程池去管理线程，控制好线程数量，以达到cpu的最高利用率。